3.4.1. Phương pháp luận
Từ các mô hình rừng trồng cây Sao đen, Dầu cát và Sến cát, đề tài sẽ nghiên cứu các đặc điểm lâm học thông qua những chỉ tiêu được thống kê: mật độ cây (N/ha) đường kính ngang ngực (D1,3), chiều cao vút ngọn (Hvn), đường kính tán (Dt)... của quần thể trong từng giai đoạn tuổi và từng quy cách trồng để có thể biết được sự sinh trưởng và sinh thái của từng mô hình rừng trồng Sao đen, Dầu cát, Sến cát tại nơi nghiên cứu. Các chỉ báo này chứa cả hai mặt định tính và định lượng, làm tiền đề cho các nghiên cứu về việc phục hồi của chúng tại KBT.
Mỗi mô hình rừng trồng đều được thể hiện cụ thể qua hiện trạng của rừng trồng là các đặc trưng lâm học của rừng tại thời điểm điều tra, trong đó nổi bật chủ yếu là đặc trưng về cấu trúc và sinh trưởng của quần thể loài Sao đen, Dầu cát và Sến cát. Từ các ưu, khuyết điểm của từng mô hình ở từng giai đoạn tuổi và từng phương thức trồng riêng, có thể đề xuất các biện pháp kỹ thuật hay giải pháp lâm sinh dựa theo yêu cầu và mục tiêu phục hồi của loài cây họ Sao Dầu tại KBT, cũng như mục đích của từng mô hình rừng trồng nhằm để phục hồi, nuôi dưỡng và bảo vệ chúng sao cho hiệu quả hơn.
3.4.2. Kế thừa các tài liệu có liên quan
- Thu thập các tài liệu thứ cấp về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và tài nguyên rừng có liên quan tới đề tài, luận văn. Nguồn cung cấp thông tin là Phòng Khoa học của KBT.
- Thu thập số liệu về các hoạt động trồng rừng. Nguồn cung cấp thông tin chính là Phòng Khoa học của KBT. Các số liệu quan tâm đến như: loài cây trồng và quy cách trồng, phương thức xử lý đất, diện tích trồng, năm trồng và mật độ trồng, những biện pháp xử lý sau trồng
- Thu thập các tài liệu nghiên cứu có liên quan đến đề tài đã được thực hiện trước đây tại KBT. Nguồn cung cấp tài liệu: Phòng Khoa học của KBT, Phân viện ĐTQHR Nam Bộ, Viện Khoa học Lâm nghiệp Nam Bộ, Sở NN&PTNT tỉnh Bà Rịa-VT, các website(s) liên quan v.v.
3.4.3. Phương pháp thu thập số liệu trên ô tiêu chuẩn
3.4.3.1. Xác định các chỉ tiêu nghiên cứu
Đề tài xác định 2 nhóm chỉ tiêu nghiên cứu chính như sau:
(1) Nhóm chỉ tiêu liên quan đến đặc điểm lâm học của quần thụ, gồm: mật độ lâm phần (N/ha, cây), đường kính thân cây ngang ngực (D1.3, cm), chiều cao vút ngọn (Hvn, m), chiều cao dưới cành (Hdc, m); đường kính tán cây (Dtán, m), tiết diện ngang thân cây (g, m2), tiết diện ngang lâm phần (G, m2/ha), thể tích thân cây (V, m3), phẩm chất cây…
(2) Nhóm chỉ tiêu về các nhân tố sinh thái: Đề tài thu thập số liệu liên quan tới các nhân tố địa hình, loại đất đặc trưng cho khu vực như: độ dốc, loại đất; ngoài ra là hiện trạng rừng trồng bao gồm phương thức trồng (thuần hay hỗn giao), quy cách trồng (cự ly cây cách cây và hàng cách hàng) và loài cây (cây họ Sao Dầu hay loài cây gỗ khác).
3.4.3.2. Phân chia đối tượng và xác định mẫu nghiên cứu
Việc điều tra thu thập số liệu của rừng trồng gỗ lớn được tiến hành trên các ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình tạm thời, đại diện cho từng trạng thái rừng (loài cây, cấp tuổi), từng mô hình rừng trồng theo phương pháp rút mẫu điển hình với diện tích mỗi OTC là 1.000 m2 (25m x 40m hoặc 20m x 50m).
Đối với những loài cây rừng trồng có diện tích nhỏ hơn hoặc bằng 100 ha thì dung lượng mẫu cho mỗi loài cây và cấp tuổi là 5 ô tiêu chuẩn; với những loài cây rừng trồng có diện tích trên 100 ha thì dung lượng mẫu cho mỗi loài cây và một cấp tuổi là 10 ô tiêu chuẩn. Ở đây, do diện tích nhỏ và rải rác, đề tài xác định mỗi đơn vị điều tra (tổ hợp của loài cây và tuổi) là 3 OTC, thấp nhất cũng phải 2 OTC. Các ô tiêu chuẩn được chọn điển hình và phân bố tương đối đều trong từng mô hình và ở những giai đoạn tuổi khác nhau.
Căn cứ vào những điều kiện trên, các OTC được bố trí theo từng mô hình rừng trồng và diện tích từng mô hình như ghi nhận trong bảng sau (Bảng 3.1).
Bảng 3.1. Bố trí OTC tạm thời trong nghiên cứu rừng trồng cây họ Sao Dầu STT Các mô hình rừng trồng Tổng diện tích rừng (ha) Bố trí OTC Tổng số OTC Giai đoạn 10-12 tuổi Giai đoạn 15-17 tuổi
1 Sao đen thuần 200,2 16 9 7
2 Sao đen hỗn giao 300 18 9 9
3 Dầu cát hỗn giao 50 10 5 5
4 Sến cát cát hỗn giao 150,2 17 9 8
Cộng 700,4 61 33 28
Từ Bảng 3.1 cho thấy, đề tài đã bố trí tổng cộng 61 OTC; trong đó ở giai đoạn 10 đến 12 tuổi là 33 OTC trên tổng diện tích là 300,4 ha và ở giai đoạn trên 15
tuổi là 28 OTC trên tổng diện tích là 400,0 ha. Việc bố trí OTC, một mặt tuân theo tài liệu tập huấn hướng dẫn kỹ thuật điều tra rừng trồng kèm theo Quyết định số 689/QĐ-TCLN-KL ngày 23/12/2013 của Tổng cục Lâm nghiệp. Mặt khác, căn cứ vào hiện trạng thực tế để chọn OTC đáp ứng cho yêu cầu đo đếm và so sánh được với nhau (phải đồng nhất hoá về một số chỉ tiêu ảnh hưởng đến rừng).
3.4.3.3. Thực hiện điều tra và ghi chép các chỉ tiêu nghiên cứu
Về OTC điều tra có hình chữ nhật diện tích 1.000 m2, kích thước (20m x 50m hay 25m x 40m), hình dạng OTC là hình chữ nhật được bố trí theo chiều của hàng cây (chiều dài chạy theo chiều hàng cây).
- Dựa vào số liệu tính toán diện tích, sẽ phân bổ số ô đo đếm cho các trạng thái rừng và cho từng nhóm điều tra.
- Sử dụng bản đồ nền hiện trạng rừng kết hợp với máy định vị GPS ra thực địa để tiếp cận lô trạng thái cần điều tra.
- Tại lô trạng thái rừng cần điều tra, phải quan sát để nắm bắt được tình hình chung về các nhân tố điều tra như mật độ, chất lượng rừng… của từng lô, trên cơ sở đó sẽ chọn vị trí đặt ô sao cho tại đó các nhân tố điều tra theo qui định đại diện cho trạng thái rừng đó.
- Dùng máy định vị GPS để xác định tọa độ ô đo đếm và ghi vào phiếu điều tra theo qui định.
Số liệu điều tra trên OTC thu thập được ghi vào phiếu mẫu biểu theo quy định trong quy trình điều tra lâm học, cụ thể như sau:
(1) Điều tra địa hình, thổ nhưỡng:
- Xác định độ dốc trung bình của khu vực đo đếm, lấy đơn vị khoảnh rừng trồng làm đại diện cho khu vực, mỗi khoảnh một chỉ số độ dốc.
- Phân chia loại đất căn cứ vào bản đồ phân loại đất đã có (Phân viện QHTKNN, 2003). Tuy nhiên, trong khu vực trồng rừng gần như chỉ có một loại đất, do đó đã không có phân loại đất rừng trồng.
(2) Điều tra các chỉ tiêu đo đếm trên các ô tiêu chuẩn: - Đo đường kính thân cây:
Xác định tên các loài cây trồng hỗn giao hay hỗ trợ đối với cây họ Sao Dầu có trong OTC. Riêng đối với cây họ Sao Dầu, đo đường kính tại vị trí 1,3 m nếu cây trên tuổi 10 (D1,3).
Dụng cụ đo đường kính là thước dây.
Đơn vị đo là cm; lấy tròn 0,1 cm. - Đo chiều cao cây:
Đo chiều cao vút ngọn (Hvn) của các loải cây họ Sao Dầu, không đo chiều cao dưới cành (Hdc) với cây dưới 10 tuổi hoặc đối tượng chưa trưởng thành.
Công cụ đo chiều cao: Thước đo cao Blume leis, sào đo cao.
Đơn vị đo chiều cao là mét (m); lấy tròn đến 0,5 m. - Đo đường kính tán:
Đo đường kính tán (Dt) tất cả các tuổi hiện có của cây họ Sao Dầu.
Công cụ đo chiều cao: Thước đo cao Blumeleis, sào đo cao.
Đơn vị đo chiều cao là mét (m); lấy tròn đến 0,5 m.
Như vậy, đối với cây họ Sao Dầu thuộc đối tượng nghiên cứu sau tuổi 10 nhưng chưa đến tuổi thành thục nên chỉ có 3 chỉ tiêu đo: D1,3, Hvn và Dtán.
(3) Tất cả những cây gỗ đã đo đường kính đều được xác định phẩm chất cây theo 3 cấp phẩm chất: a, b, c.
- Cây phẩm chất a: Cây gỗ khỏe mạnh, thân thẳng, đều, tán cân đối, không sâu bệnh hoặc rỗng ruột.
- Cây phẩm chất b: Cây có một số đặc điểm như thân hơi cong, tán lệch, nhưng vẫn có khả năng sinh trưởng và phát triển đạt đến độ trưởng thành; hoặc cây đã trưởng thành, có một số khuyết tật nhỏ nhưng không ảnh hưởng nhiều đến khả năng sinh trưởng hoặc lợi dụng gỗ.
- Cây phẩm chất c: Cây phẩm chất c là những cây đã trưởng thành, bị khuyết tật nặng (sâu bệnh, cong queo, rỗng ruột, cụt ngọn...), những cây chưa trưởng thành nhưng có nhiều khiếm khuyết (cây cong queo, sâu bệnh hoặc sinh trưởng không bình thường), khó có khả năng sinh trưởng và phát triển đạt đến độ trưởng thành.
Kết quả về số cây đo đếm ở các OTC của các mô hình rừng trồng thuộc đối tượng nghiên cứu được liệt kê trong Bảng 2.2 dưới đây:
Bảng 3.2. Thống kê các ô điều tra và số cây đo đếm theo từng mô hình TT Phương thức trồng Các mô hình trồng Quy cách trồng (m) Số ô điều tra (ô) Số cây đo đếm (cây) 1 Trồng thuần (kết hợp cây ngắn ngày) Sao thuần 6 x 3,5 16 542 Dầu thuần 6 x 3,5 10 360 2 Trồng hỗn giao (cây gỗ, cây NNd) Sao hỗn giao 6 x 3,5 18 618 Sến hỗn giao 6 x 3,5 17 575 Cộng: 61 2.095
Theo Bảng 3.2, tổng cộng đã có 2.095 cây gỗ của 3 loài cây thuộc họ Sao Dầu đã được đo đếm.
3.4.4. Phương pháp xử lý và tính toán số liệu
3.4.4.1. Phân chia đối tượng nghiên cứu
1) Phân chia mô hình rừng trồng: Căn cứ vào số loài cây trồng chính (3 loài) thuộc đối tượng nghiên cứu. Căn cứ vào số phương thức trồng chính (thuần, hỗn giao) của đối tượng nghiên cứu (2 phương thức). Theo đó, về lý thuyết sẽ có 6 loại mô hình rừng trồng (được đặt tên bởi loài cây và phương thức trồng). Tuy nhiên, trên thực tiễn diện tích rừng trồng, có thể không có hay không đủ lượng diện tích cần điều tra; cho nên thực tế có 4 loại mô hình; đó là:
- Mô hình Sao đen thuần loại (mã số 1) - Mô hình Dầu cát thuần loại (mã số 2) - Mô hình Sao đen hỗn giao (mã số 4) - Mô hình Sến cát hỗn giao (mã số 5)
3.4.4.2. Tính toán số liệu thực nghiệm
2) Tính các đặc trưng định lượng (D1,3, Hvn, Dtán, N/ha) của từng loài cây theo tuổi và cho từng mô hình rừng trồng.
Các chỉ tiêu như D1,3, Hvn, Dtán, N/ha tính cho từng OTC, sau đó tập hợp các ô theo từng mô hình rừng trồng. Điều kiện để sát nhập các OTC là phải trên cùng một khu vực trồng, loại đất trồng, phương thức trồng và quy cách trồng.
Xác định sự biến động số cây và tỉa thưa tự nhiên của rừng trồng thông qua tất cả các tuổi rừng trồng hiện có.
Xác định quá trình biến thiên của mật độ sau trồng, mật độ hiện tại dựa vào số cây hiện có, tính trung bình cho các năm.
3) Đặc tính phẩm chất hay chất lượng của cây phân theo 3 cấp thông thường là cây tốt (a), cây trung bình (b) và cây xấu (c): Chỉ tiêu phẩm chất được thu thập cho từng cây khi điều tra theo tiêu chuẩn đã định trong điều tra lâm học. Sau đó, chúng được tính cho từng OTC theo tỷ lệ phần trăm (%). Phẩm chất cây trồng cũng được xác định theo từng loại cây trồng chính như các chỉ tiêu định lượng ở trên.
3.4.4.3. Thực hiện các phân tích số liệu thực nghiệm
4) Xác lập phân bố số cây N theo cấp D1,3, phân bố N theo cấp Hvn và phân bố N theo G cho mỗi mô hình rừng trồng và cho từng loài cây. Các bước chính:
Căn cứ vào số lượng cây họ Sao Dầu có trong OTC, có 2 trường hợp:
Trường hợp 1: Nếu số lượng cây đủ dung lượng khoảng 30 cây trở lên thì tính theo từng OTC.
Trường hợp 2: Nhập từ 2 đến 3 OTC thành một mẫu, sở dĩ phải nhập là vì số cây trồng chính trên một số OTC không đủ dung lượng 30 cây. Điều kiện nhập các ô với nhau là cùng loại đất, loại rừng và quy cách trồng. Về nguyên tắc, giữa các ô phải không khác biệt về phương sai. Điều này hoàn toàn được đáp ứng qua kiểm tra thống kê về tính thuần nhất của phương sai của các chỉ tiêu đo giữa các ô với nhau.
Chia đường kính (D1,3) và chiều cao (Hvn) thành các cấp, xác định số cây thực nghiệm ở các cấp này để lập phân bố tần số thực nghiệm (theo tần suất, %). Lập các phân bố thực nghiệm (N% theo D1,3 và Hvn), cụ thể sẽ chọn hai giai đoạn điển hình (hiện có) của rừng trồng.
Dựa vào đường phân bố thực nghiệm, lựa chọn các hàm toán học để mô phỏng các qui luật phân bố N/D1,3, N/Hvn và N/Dt. Các hàm toán học được chọn thử
nghiệm cho phân bố số cây ở rừng trồng phổ biến nhất là: hàm Gamma, hàm Normal, hàm Lognormal và hàm Weibull. Đây cũng là các hàm phân bố lý thuyết sẵn có trong phần mềm Statgraphics.
Để kiểm tra mức độ phù hợp của các quy luật phân bố lý thuyết với phân bố thực nghiệm N/D1,3 và N/Hvn, đề tài sử dụng trắc nghiệm 2. Phương pháp thực hành mô phỏng và kiểm tra sự phù hợp của phân bố hoàn toàn tuân theo nguyên tắc thống kê. Tiêu chuẩn đánh giá dựa vào giá trị 2 tính và P-value từ máy tính. Nếu xác suất P càng cao thì sự khác biệt giữa phân bố thực nghiệm và hàm lý thuyết càng không có ý nghĩa, nghĩa là hàm lắp vào càng phù hợp.
5) Đề tài tiến hành thử nghiệm tương quan H/D1,3 của từng mô hình rừng trồng bằng cách lựa chọn từ các dạng phương trình khác nhau (có sẵn trong phần mềm Statgraphics). Để làm rõ vấn đề này, trước hết đề tài hết xác định các đặc trưng thống kê như hệ số tương quan (R), sai tiêu chuẩn (SE), sai số bình phương tổng nhỏ nhất (SSR),… ở mức ý nghĩa cao (P-value đều nhỏ hơn 0,05) của các phương trình thử nghiệm để so sánh, từ đó lựa chọn phương trình phù hợp nhất để mô phỏng cho quy luật tương quan giữa Hvn và D1,3 cho các mô hình rừng trồng ở khu vực nghiên cứu. Sau đó, thực hiện so sánh hàm tương quan giữa các mô hình rừng để xác định diễn biến của Hvn thay đổi theo D1,3 như thế nào.
6) Sự cạnh tranh giữa những cây gỗ về nước, ánh sáng và không gian sống có ảnh hưởng đến thành phần loài cây gỗ, cấu trúc quần thụ, tái sinh và đa dạng loài cây gỗ. Trong nghiên cứu này (ở rừng trồng), mức độ cạnh tranh giữa những cây gỗ trong ba trạng thái rừng được phân tích theo chỉ số cạnh tranh tán (CCI) = Crown Competiton Index). Sở dĩ sử dụng chỉ số CCI là vì sự giao tán giữa những cây gỗ có thể được xác định từ Dt. Chỉ số CCI của cây thứ i (CCIi) trong quần thụ được xác định theo công thức; trong đó zi (m2/ha) là diện tích tán của cây i, Z = 1.000 m2
(diện tích ô tiêu chuẩn), Dt là đường kính tán của cây thứ i. CCIi = zi/Z = (0,785*Dti^2)/1.000
Chỉ tiêu zi của một cây gỗ trưởng thành (D > 6 cm) được ước lượng gần đúng theo diện tích hình tròn với đường kính bằng Dt. Tổng diện tích tán của tất
cả cây gỗ trong quần thụ (ZQT, m2/ha) được xác định dựa vào tổng số cây (quy ra hecta, trong đó có diện tích tán và N/ha là mật độ quần thụ).
3.4.4.4. So sánh giữa các trung bình mẫu
7) Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố trồng rừng tới các chỉ tiêu sinh trưởng của cây và quần thụ ở các mô hình rừng trồng.
Chọn yếu tố tác động cần so sánh và chỉ tiêu so sánh: Yếu tố ảnh hưởng là phương thức trồng rừng và loài cây trồng rừng. Chỉ tiêu so sánh là các chỉ tiêu sinh trưởng của cây D1.3, Hvn, Dtán và phẩm chất cây trồng đối với các cây cá thể được đo đếm trong OTC tạm thời.
Khi so sánh một yếu tố gọi là yếu tố tác động thì các yếu tố còn lại phải được kiểm soát và tác động đến sinh trưởng của đối tượng nghiên cứu là như nhau. Ví dụ: khi so sánh giữa hai phương thức trồng thì các yếu tố như cấp tuổi, loài cây trồng phải là đồng nhất. Do vậy, việc chọn mẫu (là các OTC) để so sánh phải đáp ứng